舰船中速柴油机的废气再循环技术实现及性能影响研究

近年来,化石燃料燃烧导致的大气污染等环境问题日益严峻,而船舶柴油机是海上大气污染的一个重要源头。为了解决舰船中速柴油机的尾气排放问题,废气再循环技术在世界范围内引起了广泛的关注。本文对舰船中速柴油机的废气再循环技术进行了详细介绍,通过建立中速柴油机的计算模型研究了废气再循环技术对柴油机性能的影响,并进行了影响因素的仿真分析。     

基于三点模型的柴油机热工参数预测

准确预测热工参数劣化趋势是对柴油机实施预测维修的前提。已有预测技术均视不同时段信息所具有的建模价值相等,忽略了近期信息比远期信息更能反映设备当前运行态势这一客观事实,导致预测模型难以准确描述柴油机热工参数的真实变化规律。针对该问题,提出一种基于三点模型的柴油机热工参数预测方法,并采用新陈代谢法同步更新建模数据,以提高建模数据的利用效率及预测精度。与灰色系统GM(1,1)模型预测精度的对比结果表明,三点模型能够有效处理不同时段信息在反映设备运行态势能力上的差异,得到更为准确的预测结果。     

基于两级温差发电的船舶废热回收试验研究

对于船舶柴油机而言,其所做功的30%都以废热的形式随尾气排放到了大气中。利用温差发电(TEG)技术回收船舶余热进行发电具有极其广阔的发展前景。因此提出了一种利用船舶柴油机尾气废热进行两级温差发电的新型装置。在对两级温差发电系统进行建模后,搭建了两级温差发电装置并进行了测试。理论分析和实验结果表明该装置利用温差发电技术对船舶余热回收是可行的。当热端温度达到473 K时,该温差发电实验装置可输出功率250 W,系统热效率为5.35％,相比单级TEG在相同条件下4.04％的热效率,该系统提高了32％。最后,对系统优化和装置的进一步改进进行了探讨。     

基于声信号分形特征的柴油机故障在线诊断系统研究

分析了柴油机声信号的分形特征,将标度曲线的无标度区域局部斜率作为特征关联维数,用来判别柴油机的工作状态。利用Lab VIEW平台开发了在线故障诊断系统,给出了关联维数的计算流程,并以东风4135四缸直喷式柴油机作为对象进行试验,分析了四种工况下柴油机声信号的局部斜率特征,建立了关联维数特征库。     

基于GT-POWER的双燃料发动机性能仿真研究

文章介绍了基于GT-POWER仿真环境,构建6135船用4冲程柴油-生物柴油混合燃料发动机模型,通过将仿真结果与实测数据进行对比,验证了所搭建的模型的准确性和可靠性。分析不同替代率下发动机的动力性和排放特性。结果表明:燃用生物柴油较纯柴油时的功率有所降低,比油耗升高;相同转速下,随着替代率增加,碳烟排放降低。     

某船用柴油机SCR系统匹配性能试验分析

针对某船用柴油机,在D2试验循环模式下进行原机和加装SCR系统后的性能对比试验,分析SCR反应器在无尿素喷射时对柴油机排气特性和经济性的影响,同时还分析按氮氨比为1∶1进行尿素喷射时SCR系统的工作性能。试验结果表明:柴油机安装SCR系统后,排气背压和排气温度均有所上升;经济性略有下降,额定工况下降低幅度在1%左右;虽然增压器后NOX排气浓度增大,但NOX质量流量下降幅度较大,额定工况下降幅度为12.3%,尿素基本喷射量标定计算应以加装SCR反应器后的柴油机排气参数为依据;NOX加权比排放由原机的12.63 g/k Wh降低到11.52 g/k Wh,降低了8.7%。按氮氨比为1∶1的比例进行尿素喷射时,SCR系统能满足Tire III的NOX排放限值要求。研究结果可为SCR系统设计和尿素喷射量的标定提供一定的指导依据。     

某船用柴油机SCR尿素喷射系统结构参数仿真优化

在建立的SCR系统三维仿真模型基础上,首先通过仿真性能分析,初步确定了尿素喷嘴位置、喷孔直径、喷孔数目及喷射方向等尿素喷射结构参数范围,然后采用正交试验法确定尿素喷射结构参数仿真试验方案。以NO_X转化率为优化目标,通过极差分析和方差分析得到优化的尿素喷射结构参数方案为:喷嘴与催化剂入口距离为7倍管径,喷嘴孔数为6孔,喷嘴孔径为0.6 mm,喷射锥角为30°。     

基于正交设计的船用柴油机燃烧系统参数匹配及优化

为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,首先分别利用AVL_BOOST和AVL_FIRE仿真软件建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,然后基于已建模型应用正交试验设计方法安排柴油机进气系统、喷油系统和燃烧室结构尺寸参数匹配仿真计算。研究结果表明,通过极差分析可以得出燃烧系统参数对4190ZLC-2型柴油机性能的影响主次顺序。以柴油机指示功率为评价指标时,参数组合0.26 mm-28°CA-160°-0.9-145 mm-2.6 mm-22 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的指示功率为63.40 k W,比原机仿真值高15%;以NOX排放为评价指标时,参数组合0.30 mm-24°CA-140°-0.4-135 mm-6.6 mm-14 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的NOX排放质量分数为0.015 7%,比原机仿真值低30.2%。     

重载情况下船舶及主机加速问题分析

针对目前一些船舶在恶劣海况下遇到的加速问题,以及通过转速禁区时间过长的问题,从螺旋桨匹配和主机内部设计两方面进行原因分析。围绕转速禁区功率裕度,结合相关案例,从轻螺旋桨裕度、转速禁区及MAN主机输出扭矩能力等方面入手,提出改进措施。     

基于神经网络对电控柴油机运行特性影响因素仿真研究

基于AVL-BOOST软件仿真平台建立某船用四缸柴油机仿真模型,标定后的模型进行柴油机全工况仿真计算.仿真出来的3 200组数据作为人工神经网络输入数据,采用贝叶斯统计方法对网络进行训练建立2层的反馈神经网络仿真模型.并分别通过实验、AVL-BOOST和神经网络数据曲线的对比分析,验证人工神经网络预测的准确性.利用验证好的人工神经网络模型预测进排气压力对柴油机转矩的影响,以及预测压缩比和供油定时对柴油机排放性能和动力性能的影响,最后利用扰动法分析不同工况下柴油机各个参数对柴油机性能的影响程度.